基于wia-pa無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷裝置，工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)、服務(wù)器、無(wú)線網(wǎng)關(guān)連接，無(wú)線網(wǎng)關(guān)與安裝在工業(yè)設(shè)備上的無(wú)線振動(dòng)儀表進(jìn)行無(wú)線通信。方法包括：無(wú)線振動(dòng)儀表入WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；如果無(wú)線振動(dòng)儀表為初次使用，則上位機(jī)設(shè)定診斷過(guò)程參數(shù)下發(fā)，該儀表保存診斷過(guò)程參數(shù)；如果不是初次使用，則無(wú)線振動(dòng)儀表判斷運(yùn)行時(shí)間是否達(dá)到自身的數(shù)據(jù)采集刷新周期；未達(dá)到則結(jié)束本次診斷；達(dá)到則啟動(dòng)無(wú)線振動(dòng)儀表完成操作；上位機(jī)接收處理后的數(shù)據(jù)，并下發(fā)結(jié)束命令；然后將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)用于故障分析。本發(fā)明可解決自供電無(wú)線儀表低功耗需求，以提高儀表電池工作壽命。
【專利說(shuō)明】 基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種執(zhí)行設(shè)備故障診斷的方法及裝置。裝置基于振動(dòng)執(zhí)行故障診斷，并通過(guò)WIA-PA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸振動(dòng)數(shù)據(jù)至上位機(jī)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高級(jí)診斷。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油、化工、冶金和電力等現(xiàn)代企業(yè)中，風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵、電機(jī)等設(shè)備都是關(guān)鍵的生產(chǎn)工具，對(duì)這些設(shè)備開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢測(cè)與故障診斷工作，保障設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，可以取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。振動(dòng)對(duì)這些工作中的設(shè)備具有破壞性，例如轉(zhuǎn)子的不平衡或沖擊，零件間的滾動(dòng)及相互摩擦，零件間產(chǎn)生的間隙或松動(dòng)，零件表面產(chǎn)生的剝落或裂紋等等。這些振動(dòng)將導(dǎo)致元件故障或失效。
[0003]振動(dòng)儀表通過(guò)直接安裝于機(jī)器表面的振動(dòng)傳感器感測(cè)設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲信號(hào)，識(shí)別異常振動(dòng)幅值并結(jié)合上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)判別故障零件及故障類型，從而維修或更換故障或性能降低的零部件，避免停機(jī)故障造成的損失。例如，將儀表安裝至脫氧機(jī)泵，實(shí)時(shí)檢測(cè)脫氧機(jī)泵的振動(dòng)，分析振動(dòng)信號(hào)發(fā)現(xiàn)機(jī)泵潛在的故障如不平衡、不對(duì)中、軸承故障等，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的維護(hù)。
[0004]振動(dòng)診斷可以提前發(fā)現(xiàn)故障或性能降低的零部件，提前更換或維修，降低維護(hù)成本及避免突然停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)有線儀表安裝布線復(fù)雜，電纜購(gòu)置、鋪設(shè)及維護(hù)成本高?；赪IA-PA網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線儀表可以很好的滿足系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的需求。智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WIA (Wireless Networks for Industrial Automation)基于短程無(wú)線通信 IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，使用自由頻帶，解決在大型器械、金屬管道等對(duì)無(wú)線信號(hào)反射、散射造成的多徑效應(yīng)，以及電機(jī)、器械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電磁噪聲對(duì)無(wú)線通信干擾，提供高可靠、實(shí)時(shí)無(wú)線通訊服務(wù)。智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)特別適用于工業(yè)控制與工廠自動(dòng)化過(guò)程控制，并廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、礦山等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種執(zhí)行設(shè)備故障診斷的方法及裝置。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷裝置，工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)、服務(wù)器、無(wú)線網(wǎng)關(guān)連接，無(wú)線網(wǎng)關(guān)與安裝在用于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的無(wú)線振動(dòng)儀表進(jìn)行無(wú)線通信。
[0007]所述設(shè)備包括泵、電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)。
[0008]所述無(wú)線振動(dòng)儀表包括:微控制器與復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、無(wú)線收發(fā)模塊連接；振動(dòng)傳感器與信號(hào)處理電路的輸入端連接，信號(hào)處理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路的模擬輸入端連接。
[0009]基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，包括以下步驟:
[0010]網(wǎng)關(guān)搜索無(wú)線振動(dòng)儀表，無(wú)線振動(dòng)儀表入WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；
[0011]如果無(wú)線振動(dòng)儀表為初次使用，則上位機(jī)設(shè)定診斷過(guò)程參數(shù)下發(fā)到該儀表，該儀表保存診斷過(guò)程參數(shù)；如果不是初次使用，則無(wú)線振動(dòng)儀表判斷運(yùn)行時(shí)間是否達(dá)到自身的數(shù)據(jù)采集刷新周期；未達(dá)到則結(jié)束本次診斷；達(dá)到則啟動(dòng)無(wú)線振動(dòng)儀表完成一次處理操作；
[0012]上位機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)接收無(wú)線振動(dòng)儀表處理后的數(shù)據(jù)，并下發(fā)結(jié)束命令至無(wú)線振動(dòng)儀表；然后將數(shù)據(jù)上傳至故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)用于故障分析，實(shí)現(xiàn)無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷。
[0013]所述診斷過(guò)程參數(shù)包括儀表刷新速率，儀表工作模式，被測(cè)設(shè)備基頻，故障分析頻譜倍頻數(shù)，數(shù)據(jù)采樣頻率，數(shù)據(jù)采樣長(zhǎng)度。
[0014]所述無(wú)線振動(dòng)儀表處理操作包括以下步驟:
[0015]無(wú)線振動(dòng)儀表內(nèi)的微控制器根據(jù)載入的數(shù)據(jù)采樣頻率及數(shù)據(jù)采樣長(zhǎng)度將儀表內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換電路所接收的傳感器的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感器反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和傳感器狀態(tài)的判斷:
[0016]數(shù)據(jù)標(biāo)定具體為將傳感器反饋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)加速度信號(hào)；
[0017]傳感器狀態(tài)的判斷具體為:根據(jù)傳感器反饋數(shù)據(jù)判斷傳感器是否在正常狀態(tài)；如異常，不啟動(dòng)儀表工作；如果正常，則采用傅里葉變換方法將振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻譜；
[0018]無(wú)線振動(dòng)儀表通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊請(qǐng)求WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一次采集運(yùn)算結(jié)果；數(shù)據(jù)傳輸完成后，無(wú)線振動(dòng)儀表處理結(jié)束并進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0019]所述采用傅里葉變換方法將振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻譜數(shù)據(jù)具體為:將振動(dòng)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域的振動(dòng)幅值，并應(yīng)用快速傅里葉變換得到頻域的頻譜。
[0020]所述采集運(yùn)算結(jié)果包括振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)和頻譜。
[0021]所述得到故障診斷結(jié)果包括以下步驟:
[0022]根據(jù)每次數(shù)據(jù)采集刷新周期的振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)匯總出振動(dòng)趨勢(shì)圖，根據(jù)振動(dòng)閾值判定是否有異常振動(dòng)；如果超出閾值，則將該異常數(shù)據(jù)輸入故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)得到故障原因，通過(guò)儀表的表號(hào)得到故障點(diǎn)。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0024]1.整個(gè)裝置應(yīng)用于設(shè)備健康狀態(tài)檢測(cè)，低成本、高效率的提高零部件維修成本及效率。
[0025]2.無(wú)線振動(dòng)儀表可智能實(shí)現(xiàn)儀表本地主要耗電芯片電源控制、無(wú)線模塊電源控制以及傳感器電源控制功能，進(jìn)而解決自供電無(wú)線儀表低功耗需求，以提高儀表電池工作壽命O
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1本發(fā)明的故障診斷裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2實(shí)現(xiàn)本裝置的無(wú)線振動(dòng)儀表組網(wǎng)示意圖；
[0028]圖3實(shí)現(xiàn)本裝置的無(wú)線振動(dòng)儀表電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖4實(shí)現(xiàn)本裝置的無(wú)線振動(dòng)儀表工作流程框圖；
[0030]圖5本發(fā)明的故障診斷裝置系統(tǒng)工作流程框圖。
【具體實(shí)施方式】[0031]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]一種基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法及裝置，包括直接安裝于機(jī)器表面用于傳感振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)傳感器，執(zhí)行振動(dòng)信號(hào)采集及處理的控制器，連接至WIA-PA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線收發(fā)模塊，承載高級(jí)故障識(shí)別及診斷方法的上位計(jì)算機(jī)。
[0033]本發(fā)明提供了一種故障診斷方法及裝置，基于WIA-PA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)儀表實(shí)現(xiàn)診斷數(shù)據(jù)采集及處理，診斷監(jiān)測(cè)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的故障診斷。本發(fā)明用于監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備工作中的健康狀態(tài)，識(shí)別故障及性能降低的零部件并在故障發(fā)生前維修或更換。
[0034]圖1是包括監(jiān)測(cè)故障的無(wú)線振動(dòng)儀表19和監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)11的故障診斷方法及裝置的系統(tǒng)拓?fù)鋱D。無(wú)線振動(dòng)儀表通過(guò)傳感器接口 20、21、22連接至被監(jiān)測(cè)設(shè)備23、24、25，采用加速度傳感器感測(cè)振動(dòng)信號(hào)。被監(jiān)測(cè)設(shè)備可以是泵、電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等設(shè)備。監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)11包含工業(yè)計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)以及故障分析應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件等，將通過(guò)WIA無(wú)線網(wǎng)關(guān)15上送來(lái)的振動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算并分析，進(jìn)而識(shí)別故障元器件及故障等級(jí)。后臺(tái)WIA服務(wù)器12，工業(yè)以太網(wǎng)14，WIA無(wú)線網(wǎng)關(guān)15，無(wú)線振動(dòng)儀表19組成WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。后臺(tái)WIA服務(wù)器12包含計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用軟件、文件日志等。用來(lái)完成對(duì)設(shè)備的組態(tài)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)下設(shè)備的控制、檢測(cè)信息采集分析、數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存等功能。用戶通過(guò)WIA服務(wù)器用戶端將相應(yīng)的信息指令下發(fā)至WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的儀表。WIA無(wú)線網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口 13連接入工業(yè)以太網(wǎng)14，進(jìn)而同后臺(tái)WIA服務(wù)器12及監(jiān)控振動(dòng)系統(tǒng)11通信。一臺(tái)網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)無(wú)線收發(fā)信號(hào)16連接多個(gè)無(wú)線振動(dòng)儀表，便于實(shí)現(xiàn)工廠多機(jī)組設(shè)備監(jiān)控組網(wǎng)應(yīng)用。例如，圖中的無(wú)線振動(dòng)儀表17、18、19等可以實(shí)現(xiàn)脫氧泵組電機(jī)及軸的健康狀態(tài)監(jiān)控，并通過(guò)接入WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將各自測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)上送至WIA無(wú)線網(wǎng)關(guān)15，網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)上傳至監(jiān)控診斷系統(tǒng)11，完成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)功能。
[0035]圖2是實(shí)現(xiàn)本裝置的無(wú)線振動(dòng)儀表組網(wǎng)示意圖。例如某熱電廠車間的脫氧泵機(jī)組，振動(dòng)傳感器31直接安裝在被測(cè)設(shè)備25監(jiān)控點(diǎn)上，如電動(dòng)機(jī)的X向和Y向。無(wú)線振動(dòng)儀表19通過(guò)傳感器接口 30連接至振動(dòng)傳感器，傳感器接口 30包含傳感器電源以及傳感振動(dòng)的電信號(hào)。無(wú)線振動(dòng)儀表19提供傳感器工作電源，并接收傳感器反饋的電信號(hào)。儀表與傳感器就近安裝，以防止信號(hào)傳輸過(guò)程中噪聲干擾及損耗。信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線振動(dòng)儀表本地的信號(hào)處理模塊28及數(shù)據(jù)處理模塊27處理后，經(jīng)由WIA網(wǎng)絡(luò)29上傳至脫氧泵機(jī)組車間的WIA無(wú)線網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接至控制室內(nèi)后臺(tái)服務(wù)器及診斷上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的健康狀態(tài)監(jiān)控，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)電源及信號(hào)傳輸布線，節(jié)約成本。
[0036]圖3是實(shí)現(xiàn)本裝置的無(wú)線振動(dòng)儀表19的電路結(jié)構(gòu)框圖。由微控制器32，振動(dòng)傳感器31，信號(hào)處理電路37，A/D轉(zhuǎn)換電路36，無(wú)線收發(fā)模塊39，電源電路38，無(wú)線模塊電源41，傳感器電源40等電路模塊組成。儀表的傳感器電源40模塊為振動(dòng)傳感器31提供工作電源，模塊內(nèi)設(shè)計(jì)有電源控制功能以確保儀表低功耗工作。儀表內(nèi)信號(hào)處理電路37實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、硬件濾波以及運(yùn)算放大等功能，以使信號(hào)能適應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換電路36的輸入需求。A/D轉(zhuǎn)換電路36實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)至數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換以及檢測(cè)功能，轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)過(guò)微控制器32與A/D轉(zhuǎn)換電路36間的數(shù)字總線傳輸。微控制器32完成振動(dòng)幅值運(yùn)算，并根據(jù)已知采樣頻率和采樣長(zhǎng)度計(jì)算振動(dòng)信號(hào)頻譜數(shù)據(jù)。微控制器32外圍電路包括復(fù)位電路33，時(shí)鐘電路34，存儲(chǔ)器電路35以及其他微控制器小系統(tǒng)電路。存儲(chǔ)器電路35包含緩存中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及裝載儀表程序及配置參數(shù)的存儲(chǔ)器。微控制器32依據(jù)預(yù)先配置參數(shù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算并通過(guò)外圍無(wú)線收發(fā)模塊39傳輸數(shù)據(jù)至WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線收發(fā)模塊39電源同樣由儀表提供，儀表設(shè)計(jì)有電源控制功能可以根據(jù)WIA網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)無(wú)線模塊低功耗工作。同時(shí)，工作中用指令信息以及儀表配置信息均通過(guò)WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下發(fā)，微控制器32接收并根據(jù)私有協(xié)議解析命令及更新儀表本地配置表，使用戶配置得以保存。
[0037]圖4是實(shí)現(xiàn)本裝置的無(wú)線振動(dòng)儀表工作流程框圖。無(wú)線振動(dòng)儀表19上設(shè)計(jì)有電源管理功能，根據(jù)相應(yīng)的配置(儀表工作模式是省電模式還是常規(guī)模式)或用戶指令信息控制儀表程序啟動(dòng)45。儀表啟動(dòng)后，需執(zhí)行儀表初始化46，包含裝載微控制器32的啟動(dòng)程序并載入配置參數(shù)信息，包括儀表數(shù)據(jù)采集頻率，數(shù)據(jù)采集長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)刷新率，被分析設(shè)備基頻，分析倍頻數(shù)，儀表工作模式，識(shí)別儀表當(dāng)前操作指令等。初始化完成后儀表內(nèi)微控制器根據(jù)載入的采樣頻率及長(zhǎng)度啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集47進(jìn)程，采集過(guò)程中包括數(shù)據(jù)標(biāo)定及傳感器狀態(tài)判斷，傳感器狀態(tài)判斷就是判斷傳感器偏置電壓是否正常；進(jìn)而確定是否啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理48進(jìn)程即如果傳感器不在位或異常則不啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)標(biāo)定是根據(jù)儀表內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器將所接收的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的振動(dòng)加速度信號(hào)；判斷傳感器是否在位及供電是否正常，如異常，不啟動(dòng)儀表工作。數(shù)據(jù)處理48主要是將振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻譜數(shù)據(jù)，包括數(shù)字濾波、FFT (快速傅里葉變換)、小波變換等數(shù)據(jù)運(yùn)算處理算法，即首先根據(jù)分析基頻及倍頻數(shù)和采樣頻率、采樣長(zhǎng)度進(jìn)行FFT變換，變換結(jié)果經(jīng)小波變換完成數(shù)據(jù)壓縮進(jìn)而通過(guò)WIA網(wǎng)絡(luò)傳輸；具體為根據(jù)采樣頻率及采樣長(zhǎng)度采集傳感器數(shù)據(jù)，得到的時(shí)域數(shù)據(jù)數(shù)組根據(jù)計(jì)算出振動(dòng)幅值；并應(yīng)用快速傅里葉變換FFT得到符合被測(cè)設(shè)備基頻及故障分析頻譜倍頻數(shù)的頻譜:應(yīng)用快速傅里葉變換完成時(shí)域到頻域數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而根據(jù)頻譜判斷故障原因；其中，采樣頻率的設(shè)定值至少為被測(cè)設(shè)備轉(zhuǎn)速的三倍，基頻為被測(cè)設(shè)備轉(zhuǎn)速，故障分析頻譜倍頻數(shù)需專業(yè)人員根據(jù)設(shè)備類型及故障可能存在形式進(jìn)行設(shè)定。
[0038]完成處理過(guò)程后，儀表通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊39啟動(dòng)連接WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程49，請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一次采集運(yùn)算結(jié)果。數(shù)據(jù)傳輸50遵循WIA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸私有協(xié)議，為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性，傳輸協(xié)議內(nèi)設(shè)計(jì)逐級(jí)CRC校驗(yàn)及重傳機(jī)制，并在用戶應(yīng)用程序接口設(shè)計(jì)相應(yīng)報(bào)警及日志信息，以方便整個(gè)診斷系統(tǒng)維護(hù)。完成數(shù)據(jù)傳輸及握手信息交互完成后，儀表程序掛起，進(jìn)入結(jié)束51進(jìn)程。此時(shí)，整個(gè)儀表除管理控制功能外進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省功耗，程序等待下一次啟動(dòng)。
[0039]圖5是本發(fā)明的故障診斷裝置系統(tǒng)工作流程框圖。從啟動(dòng)WIA網(wǎng)關(guān)控制端軟件開(kāi)始53，首先完成WIA網(wǎng)絡(luò)配置54，然后按照儀表無(wú)線ID搜索無(wú)線振動(dòng)儀表入網(wǎng)55，儀表與無(wú)線網(wǎng)關(guān)完成握手通信。用戶(用戶指的是使用該診斷系統(tǒng)的工程師；根據(jù)是否是初次安裝使用該診斷系統(tǒng)判斷是否修改過(guò)程參數(shù))首先判斷是否有診斷過(guò)程參數(shù)需要修改，如需修改，執(zhí)行56下發(fā)參數(shù)配置并保存參數(shù)配置57 ;如不需修改，則判斷是否滿足診斷數(shù)據(jù)采集刷新周期，不滿足則直接結(jié)束60本次操作，滿足則啟動(dòng)無(wú)線振動(dòng)儀表58執(zhí)行一次操作。完成操作后上位機(jī)接收儀表回傳數(shù)據(jù)，并下發(fā)結(jié)束無(wú)線振動(dòng)儀表工作命令。完成后將數(shù)據(jù)上傳至故障診斷軟件數(shù)據(jù)庫(kù)59，用于故障診斷及查看歷史數(shù)據(jù)時(shí)使用。上傳數(shù)據(jù)包含振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)，及頻譜數(shù)據(jù)；故障診斷軟件數(shù)據(jù)庫(kù)59根據(jù)每刷新周期的振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)匯總出振動(dòng)趨勢(shì)圖，該圖顯示傳感器正常工作狀態(tài)時(shí)的振動(dòng)幅值；根據(jù)振動(dòng)閾值判定是否有異常振動(dòng)；根據(jù)每刷新周期的振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)輸入故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)由傳感器的故障數(shù)據(jù)組成，包括頻譜數(shù)據(jù)和其對(duì)應(yīng)的故障原因，因此輸入頻譜數(shù)據(jù)就可得到故障原因；上位機(jī)通 過(guò)無(wú)線振動(dòng)儀表的表號(hào)就能夠得到故障點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷裝置，其特征在于:工業(yè)以太網(wǎng)(14)與上位機(jī)(11)、服務(wù)器(12)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)(15)連接，無(wú)線網(wǎng)關(guān)(15)與安裝在用于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的無(wú)線振動(dòng)儀表(19)進(jìn)行無(wú)線通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法及裝置，其特征在于:所述設(shè)備包括泵、電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法及裝置，其特征在于:所述無(wú)線振動(dòng)儀表(19)包括:微控制器(32)與復(fù)位電路(33)、時(shí)鐘電路(34)、存儲(chǔ)器電路(35)、A/D轉(zhuǎn)換電路(36)、無(wú)線收發(fā)模塊(39)連接；振動(dòng)傳感器(31)與信號(hào)處理電路(37)的輸入端連接，信號(hào)處理電路(37)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路(36)的模擬輸入端連接。
4.基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟: 網(wǎng)關(guān)搜索無(wú)線振動(dòng)儀表(19)，無(wú)線振動(dòng)儀表(19)入WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)； 如果無(wú)線振動(dòng)儀表(19)為初次使用，則上位機(jī)(11)設(shè)定診斷過(guò)程參數(shù)下發(fā)到該儀表，該儀表保存診斷過(guò)程參數(shù)；如果不是初次使用，則無(wú)線振動(dòng)儀表(19)判斷運(yùn)行時(shí)間是否達(dá)到自身的數(shù)據(jù)采集刷新周期；未達(dá)到則結(jié)束本次診斷；達(dá)到則啟動(dòng)無(wú)線振動(dòng)儀表(19)完成一次處理操作； 上位機(jī)(11)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)(14)接收無(wú)線振動(dòng)儀表(19)處理后的數(shù)據(jù)，并下發(fā)結(jié)束命令至無(wú)線振動(dòng)儀表(19);然后將數(shù)據(jù)上傳至故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)用于故障分析，實(shí)現(xiàn)無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，其特征在于:所述診斷過(guò)程參數(shù)包括儀表 刷新速率，儀表工作模式，被測(cè)設(shè)備基頻，故障分析頻譜倍頻數(shù)，數(shù)據(jù)采樣頻率，數(shù)據(jù)采樣長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，其特征在于:所述無(wú)線振動(dòng)儀表(19)處理操作包括以下步驟: 無(wú)線振動(dòng)儀表(19)內(nèi)的微控制器(32)根據(jù)載入的數(shù)據(jù)采樣頻率及數(shù)據(jù)采樣長(zhǎng)度將儀表內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換電路(36)所接收的傳感器的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳感器反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定和傳感器狀態(tài)的判斷: 數(shù)據(jù)標(biāo)定具體為將傳感器反饋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)加速度信號(hào)； 傳感器狀態(tài)的判斷具體為:根據(jù)傳感器反饋數(shù)據(jù)判斷傳感器是否在正常狀態(tài)；如異常，不啟動(dòng)儀表工作；如果正常，則采用傅里葉變換方法將振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻譜； 無(wú)線振動(dòng)儀表(19 )通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊(39 )請(qǐng)求WIA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一次采集運(yùn)算結(jié)果；數(shù)據(jù)傳輸完成后，無(wú)線振動(dòng)儀表(19)處理結(jié)束并進(jìn)入休眠狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，其特征在于:所述采用傅里葉變換方法將振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻譜數(shù)據(jù)具體為:將振動(dòng)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域的振動(dòng)幅值，并應(yīng)用快速傅里葉變換得到頻域的頻譜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，其特征在于:所述采集運(yùn)算結(jié)果包括振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)和頻譜。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于WIA-PA無(wú)線振動(dòng)儀表的故障診斷方法，其特征在于:所述得到故障診斷結(jié)果包括以下步驟: 根據(jù)每次數(shù)據(jù)采集刷新周期的振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)匯總出振動(dòng)趨勢(shì)圖，根據(jù)振動(dòng)閾值判定是否有異常振動(dòng)；如果超出閾值，則將該異常數(shù)據(jù)輸入故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)得到故障原因，通過(guò)儀表的表號(hào) 得到故障點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK103884371SQ201210560416
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】李金英, 曾鵬, 趙雪峰, 張延宇, 劉忠強(qiáng), 楊光 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所